Когда речь заходит о возобновляемых источниках энергии для автомобилей, чаще всего упоминается электричество и водород. Но на сегодня куда большие перспективы имеет биотопливо. Владимир ШЛЯХОВОЙ разбирался с самым популярным его видом - биоэтанолом

Первый автомобиль, работающий на этаноле, Генри Форд построил еще в 1896 году

Энергетический баланс бензина и дизтоплива близок к 1, тогда как у биоэтанола - до 8

В отличие от бензина спирт не облагается огромным акцизом

Биоэтанол - это обычный этиловый спирт, полученный путем сбраживания сахаросодержащих веществ растительного происхождения. В настоящее время для этого используются чаще всего сахарный тростник, кукуруза, пшеница и древесные опилки.

По сравнению с бензином этиловый спирт имеет более высокое октановое число (99 по моторному и 105 по исследовательскому методу), меньшую температуру сгорания и более чистый выхлоп, поскольку в нем не содержится сера. К тому же спирт сгорает без образования золы. Поэтому при использовании спиртсодержащих бензинов на свечах образуется меньше отложений, а двигатель меньше греется.

В то же время этанол имеет в 1,7 раза меньшую теплотворную способность, чем бензин (26 МДж/кг против 44 МДж/кг), а поэтому расход спиртобензиновой смеси будет большим, хотя при малом содержании этанола это практически незаметно.

Спирт не растворяется в бензине и достаточно коррозионно­активен, поэтому при приготовлении спиртобензиновых смесей используются специальные эмульгаторы, стабилизаторы и ингибиторы коррозии, благодаря чему смесь не расслаивается и не разрушает элементы топливной системы.

По большому счету бензиновый двигатель может работать и на чистом спирте, но для этого необходимо установить жиклеры большего сечения на карбюраторном двигателе или перепрошить программу работы инжекторного, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить подверженные коррозии материалы топливной системы более стойкими. Кроме того, если принято решение полностью перейти на спирт, желательно повысить степень сжатия двигателя до 12–14, чтобы полностью использовать детонационную стойкость топлива и повысить КПД его использования.

В то же время низкое давление насыщенных паров и высокая удельная те­плота испарения этанола (905 кДж/кг) делают практически невозможным запуск бензиновых двигателей на чистом спирте уже при температуре ниже +10°С. (Для сравнения: для воды этот показатель составляет 2260 кДж/кг, для бензина 230–310 кДж/кг.) Поэтому обычно этанол используют не в чистом виде, а смешивают с бензином в той или иной пропорции.

Автомобили, специально адаптированные для топлива Flex Fuel, могут работать как на чистом бензине, так и на спирте и на их смеси в любой пропорции. Но для обычных автомобилей бензин Е85 - настоящий яд

Бразилия впереди планеты всей

Этиловый спирт - горючее давно и хорошо известное. Он использовался в качестве моторного топлива с самого начала автомобильной эры. Еще в 1896 году Форд построил автомобиль, работающий на этаноле, а хорошо известный Ford­Т стал первым в истории массовым автомо­билем, который мог рабо­тать как на бензине, так и на этаноле и их смеси.

Сейчас в разных странах выпускаются бензины (а вернее, жидкое моторное топливо) с различным содержанием спирта - от 5 до 100%, что зашифровано в их маркировке. Так, Е5 означает, что спирта в смеси находится 5%, Е20 - 20% и т.д. Единственное исключение - Е100, который на самом деле содержит 96% спирта, поскольку более высокую концентрацию получить перегонкой не­возможно. Впрочем, чаще всего спиртсодержащие бензины содержат либо до 25% этанола, либо 70–85%. В первом случае такие топлива могут использоваться обычными неадаптированными автомобилями, а во втором - переоборудованными для работе на спирте, либо «двухтопливными» (FlexFuel), которые могут работать как на чистом бензине, так и на чистом спирте, и на их смеси в любой пропорции. (В разных странах такие автомобили называются поразному, но в их названии обязательно присутствует слово Flex - «гибкий».)

В таких автомобилях концентрация спирта в топливе определяется автоматически, и «электронные мозги» проводят соответствующую подстройку топливной аппаратуры.

При этом Е85 считается летним, а Е70 и Е75 -зимним топливом, которое благодаря повышенному содержанию бензина легче воспламеняется при отрицательных температурах.

Мировым лидером в производстве и использовании биоэтанола в качестве моторного топлива является Бразилия, где на этаноле и спиртсодержащем бензине ездит 80% машин (оставшиеся работают на дизтопливе). И с оглядкой на это многие другие страны также пытаются пойти подобным путем.

Но Бразилия - страна особая. Здесь программа по переводу автотранспорта на спирт, принятая после энергетического кризиса начала 70­х годов, преследовала сразу две цели: не только уменьшить зависимость от импорта нефти, но и трудоустроить значительное число безработных. Причем последняя задача играла приоритетную роль, поскольку позволила обеспечить работой на выращивании, уборке и переработке сахарного тростника миллионы человек.

В результате в Бразилии, где условия для выращивания сахарного тростника просто идеальны, с одного гектара ежегодно получают 7500 л этанола, что является рекордным показателем. Например, в США, где спирт получают из кукурузы, 1 га дает только 3800 л биоэтанола.

В Бразилии биоэтанол прижился во многом благодаря законодательно утвержденному правилу «80/20»: все бензины без исключения должны содержать не менее 20% спирта

Энергетический баланс

Впрочем, в производстве биоэтанола есть еще один очень важный показатель – энергетический баланс, который обозначает соотношение между количеством энергии, запасенным в полученном топливе и количеством энергии, затраченным на его изготовление.

Например, согласно ряду исследований, проведенных в США, этанол, производимый из кукурузы, имеет отрицательный энергетический баланс. То есть на полный цикл его производства (с учетом обработки почвы, посева и уборки урожая, а также его последующей переработки) необходимо потратить больше энергии, чем содержится в полученном этаноле. Хотя согласно официальному отчету Департамента сельского хозяйства США, кукурузный этанол имеет топливный баланс 1,24. Таким образом, этанол, произведенный из кукурузы, содержит всего на 24% энергии больше, чем тратится при его производстве. То есть из пяти гектаров кукурузы четыре расходуются впустую - непосредственно на процесс производства, и только 20% идут на получение товарного спирта.

Энергетический баланс этанола, производимого из целлюлозы, может достигать 2. В данном случае речь идет об использовании в качестве сырья древесных опилок, соломы и других отходов растительного происхождения, которых в Украине ежегодно образуется несколько десятков миллионов тонн.

Что же касается сахарной свеклы, то в связи с дороговизной ее выращивания производимый из нее этанол имеет отрицательный энергетический баланс. В то же время переработка в топливо зерновых культур непременно приведет к росту цен на все продукты питания - так, как это уже произошло в США и европейских странах.

Справедливости ради стоит отметить, что энергетический баланс бензина и дизтоплива составляет около 1, так как для их производства требуется большое количество энергии: для разведки нефти, ее добычи, транспортировки (постройка танкеров и трубопроводов), переработки, доставки бензина и т.п.

Кукуруза - североамериканское сырье для биотоплива. Кроме того, используются маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и другие культуры

Украинская перспектива

Минувшим летом Верховная Рада Украины приняла изменения в Закон «Об альтернативных видах топлива», согласно которому с 1 января 2013 года во всех бензинах, продаваемых на территории Украины, рекомендовано содержание не менее 5% биоэтанола. С 1 января 2014 года это требование становится обязательным, а с 2016 г. в любом бензине должно содержаться не менее 7% биоэтанола.

Ожидается, что добавка биоэтанола в бензин снизит как зависимость Украины от импорта нефтепродуктов, так и уровень вредных выбросов автотранспортом. А заодно приведет к возрождению спиртовой промышленности, поскольку позволит загрузить 38 простаивающих спиртзаводов и создать 30 тыс. рабочих мест.

К примеру, если в 1980 г. в Украине было произведено 685 млн л спирта, то к 2010 г. этот показатель упал до 250 млн л, что даже меньше, чем в 1940 г. (265 млн л). Притом что производственные мощности имеющихся спиртзаводов оцениваются более чем в 600 млн л.

В то же время для производства необходимых Украине 5 млн т бензина в 2014 г. потребует ся 250 тыс. т этанола, а в 2016 г. - 350 тыс. т, что многие считают нереальным, поскольку у нас основная часть спирта используется для изготовления алкогольных напитков.

Впрочем, одного только наличия спирта недостаточно. Как уже упоминалось, для его смешивания с бензином необходимы эмульгаторы, стабилизаторы и ингибиторы коррозии, иначе весь наш автопарк быстро станет «на прикол». То есть к промышленному производству спиртсодержащего бензина должны быть готовы как украинские НПЗ, так и зарубежные, которые делают бензин для Украины.

К примеру, уже сейчас в Украине продается бензин А­95Е Premium+, содержащий «до 30%» этилового спирта (точное содержание не называется) и имеющий октановое число 95, который можно использовать в неадаптированных автомобилях наряду с обычным бензином. Стоит такой бензин 9,54 грн.

В настоящее время стоимость этанола гораздо выше себестоимости бензина. Но почему же тогда спиртсодержащий бензин стоит дешевле обычного? Во­первых, как уже упоминалось, его энергетическая ценность ниже, чем у чистого бензина, поэтому, предлагая меньший пробег на том же количестве топлива, нельзя просить больше. А во­вторых, бензин в отличие от спирта облагается огромным акцизом, из­за чего его продают намного дороже реальной стоимости. Поэтому в результате вы­ходит, что более дорогой спирт обходится автомобилистам дешевле.

Решение о добавке биоэтанола в украинский бензин дало толчок развитию отрасли: уже в 2012 году было произведено 60 тыс. тонн биоэтанола, тогда как в 2011 году - всего 9,73 тыс. тонн

По версии производителей спирта и продавцов альтернативного вида топлива, спирт в бензине - вполне безобидный коктейль для машины. А что об этом думают в автомобильных компаниях?

В «Автоцентре» № 23`2013 мы рассказали о неоднозначной ситуации, сложившейся в нашей стране относительно спиртового или альтернативного топлива. Напомним, в Украине уже есть крупные сети, которые на законных основаниях реализуют бензин с содержанием спирта выше 30%. Это топливо дешевле обычного бензина приблизительно на 1,5 грн. в зависимости от АЗС. А согласно Закону Украины № 4970-VI от 19.06.2012 «О внесении изменений в некоторые законы Украины относительно производства и потребления моторных топлив с содержанием биокомпонентов» со следующего года весь продающийся у нас бензин будет содержать минимум 5% био-этанола.

Волнующий вопрос

Сегодня водителей интересует, какой процент спирта в бензине безвреден для автомобиля. В Бразилии, например, машины заправляют топливом с большим содержанием спирта - 85-100%. Но не все знают, что такие авто специально подготовлены для такого вида горючего.

В Германии попытки вывести на рынок топливо Super E10, где допускалось наличие 10% биоэтанола, быстро притормозили после того, как Федеральное автоведомство провело исследование и обнаружило, что для 4 млн. немецких машин (почти каждой десятой) новое горючее может быть вредным. Оно способно вывести из строя алюминиевые и резиновые детали топливной системы.

Большинство автомобилей, выпущенных до 2000 года, не приспособлено для работы на бензине с добавлением спирта даже в минимальных количествах. И если в благополучной Германии таких авто всего около 10%, то у нас - более половины. Чтобы понять, какое количество спирта в бензине допустимо для машин, эксплуатирующихся в Украине, «АЦ» обратился к автоимпортерам и автопроизводителям за комментариями.

Компетентный ответ

Двигатель и топливная система должны быть адаптированы к бензинам, содержащим более 5% этилового спирта. Для этого используются металлические детали, изготовленные из специальных сплавов, не подверженных коррозии, вызываемой продуктами окисления спиртов, уплотнительные элементы, стойкие к воздействию спиртов, изменяются настройки двигателя для обеспечения оптимального соотношения между мощностью мотора и расходом топлива. Автомобили, продающиеся в Украине, такой «прокачки» не проходили и не проходят. Поэтому опрошенные нами специалисты сошлись во мнении, что в бак машины должен попадать бензин, адекватный указанному в документации к ней. В большинстве случаев современным авто подходит топливо, соответствующее ДСТУ 4839:2007 (на АЗС это А-92 Евро, А-95 Евро и А-98 Евро, а также фирменное горючее, созданное на их основе, например, Ventus, Pulsar, Pulls, V-Power, ЭKTO, Mustang и т. д.). Старые иномарки и автомобили СНГ могут довольствоваться и бензином, соответствующим ДСТУ 4063-2001 (А-92, А-95 и А-98 без приставки «Евро»). В указанных ДСТУ доля этанола (биоэтанола) не превышает 5%. Именно это допустимая норма спирта для машин, колесящих по дорогам нашей страны.

О цене

Так называемое альтернативное топливо (более 30% биокомпонента) сегодня больше чем на гривню дешевле обычного, так как производителю предоставляется льгота по акцизу и другие налоговые преференции. Однако в отрасли идет профессиональная дискуссия о реальной экономии при использовании этого горючего, ведь его расход выше, чем традиционного бензина. Что касается цены на бензин с добавлением 5% биоэтанола, то он, очевидно, будет дороже традиционных марок, которые поставляются на рынок сегодня. Дело в том, что любые манипуляции с топливом ведут к его удорожанию. В нашем случае законодатель фактически предлагает ограничить пункты добавления в некий базовый (нестандартный) бензин биокомпонента, а это означает дополнительные расходы на логистику, хранение и саму процедуру «производства» такого горючего. Разумеется, все дополнительные расходы будут переложены на потребителя.

О выгоде

В прошлом году мы провели опыт на «живом» автомобиле, благодаря которому выявили, что голая экономия на спиртовом бензине составляет приблизительно 2 грн. на 100 км. В рамках эксперимента тестовый Nissan X-Trail проехал 600 км, из них половину пути - на бензине, содержащем около 40% спирта. Тест-пилоты отметили, что машина, заправленная альтернативным топливом, теряла в динамике разгона. Также повышался шум работы двигателя. Исходя из полученных данных, непереоборудованный автомобиль в среднем потребляет на 12,7% больше спиртового топлива, чем традиционного.

Автопроизводители и автоимпортеры

На все вопросы, касающиеся «биобензина», существует один универсальный ответ: «Смотрите руководство по эксплуатации вашего Volkswagen». Если автомобиль не предназначен для работы на данном виде топлива, то оно будет агрессивным, коррозионно-активным по отношению к ряду компонентов двигателя и его топливной системы. Переоборудование и замена этих деталей предназначенными для эксплуатации на биотопливе нецелесообразны с экономической точки зрения. Однако есть маленький нюанс: важно не столько присутствие биокомпонента в горючем, сколько его доля. Так, биотопливо марки Е10, то есть в котором до 10% биоэтанола, можно применять (по данным «Порше Украина») на немалом количестве автомобилей Volkswagen, выпущенных после 2000-го года, в частности. А вот что касается Е40 и тем более Е85 - тут нужно быть особенно внимательными. Если в руководстве по эксплуатации автомобиля нет информации, что его можно заправлять топливом, содержащим спирт (или биотопливом), этого лучше не делать.

Некоторые модели двигателей Renault, выпускающиеся с 2001 года, рассчитаны на работу на топливе с содержанием спирта 10-100%. Возможность его применения указана в соответствующей документации к автомобилю, где также описаны особенности работы данной системы. Ведь, к примеру, при доливании в бак авто обычного бензина изменится соотношение компонентов, а системе питания ДВС понадобится некоторое время для адаптации к данному соотношению. Также необходимо рассчитать экономическую эффективность применения альтернативного горючего (ведь в сравнении с обычным бензином расход при применении смесевых топлив будет несколько выше, причем пропорционально увеличению доли спиртосодержащего компонента в смеси), учесть экологические параметры и т. д.

О здравом смысле

В цивилизованном мире сначала делают автомобили для работы на новых источниках энергии, а потом под эти автомобили строят ту или иную заправочную сеть (электрическую, водородную). У нас же все наоборот - мы начали продавать спиртосодержащие бензины и законодательно пытаемся обязать, чтобы в продаже были только такие бензины, а о том, что он не подходит для эксплуатируемых и продаваемых у нас автомобилей, никто и не думает. Интересно будет увидеть реакцию наших законодателей, когда в случае поломки топливной аппаратуры на их Mercedes-Benz или Lexus из-за применения спиртосодержащего топлива им откажут в гарантийном ремонте!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Январь 2nd, 2016 Admin

В связи с плохим состоянием экономики, во многих отраслях на Украине наблюдается спад. Затронул он и топливный рынок. Клиенты стараются экономить, а кое-кто и вовсе отказался от машины, пересев на общественный транспорт. Чтобы вернуть себе хотя бы какие-нибудь доходы и выжить в кризис, АЗС придумывают различные ухищрения для привлечения клиентов. Один из наиболее популярных способов – продажа смеси бензина с биотопливом. Стоит такое горючее дешевле чистого бензина, и при этом, как уверяют некоторые компании, совершенно безопасно для автомобиля.

Однако есть одна архиважная тонкость – хранить биоэтанол необходимо в особых условиях, поскольку ему требуется специальный резервуар. Место хранения имеет значение – желательно располагать их рядом с производством и ни в коем случае под открытом небом.

Данное обстоятельство побудило осуществить масштабную проверку образцов спиртового бензина силами киевского Института потребительских экспертиз.
Поскольку топливо этого вида пока что не особенно распространено, то исследования проводились в отношении 4-ех образцов, взятых на заправках «WOG «, «БРСМ-Нафта «, «КЛО » и «Авиас «. Забегая вперед, скажем, что 3 из них показали результаты, полностью удовлетворяющие нормативам, чем весьма порадовали экспертов, ожидавших худшего.

Первая и самая главная экспертиза должна была ответить на вопрос о количестве биоэтанола во взятых образцах. Это крайне важный показатель, поскольку такое горючее подразделяется на 2 класса. Если количество биоэтанола больше или равно 30%, то это топливо называется альтернативным. Если же это цифра достигает размера 7% или меньше (с 2018-го – 10% и менее), то оно считается спиртовой маркой бензина.

Соответственно, у них разные техрегламенты, условия хранения и т.д. После проведения всех необходимых процедур выяснилось, что 3 образца из 4-х представляют собой именно альтернативное горючее. Подкачал лишь бензин, взятый из резервуаров сети АЗС «Авиас «, поскольку массовая доля биоэтанола у него оказалась лишь 26%. Иначе говоря, его нельзя назвать ни спиртовым бензином, ни альтернативным видом топлива.
Несмотря на то, что в таком бензине велика доля спирта (в среднем, это 1/3), его можно без малейших опасений лить в бак в холодное время года – горючее не замерзнет и даже не загустеет.

Как влияет спирт на изменения октанового числа

Следующая экспертиза была призвана выяснить октановое число конкурсантов. Для топлива это едва ли не самая важная характеристика, обуславливающая границу начала детонации (т.е. слишком быстрого сгорания). Это явление очень плохо сказывается на состоянии двигателя, поскольку значительно увеличивает износ кривошипно-шатунного механизма и цилиндро-поршневой группы, а также способно навредить и газораспределительному механизму. Побочные эффекты – усиленный расход топлива при одновременном уменьшении мощности.

Измерялось октановое число исследовательским методом. Эксперты снова были удивлены, так как все испытуемые сумели уложиться в нормативные показатели, а кое-кто – это снова был «Авиас » – даже превысил их. На практике такое превышение может грозить автомобилю последствиями, указанными выше. Судя по всему, корнем всех зол является именно спиртовая составляющая со слишком большим октановым числом.

Содержание бензола и ароматических углеводородов в спиртовом топливе

Для любого топлива, полученного путем переработки нефти, крайне нежелательно иметь в своем составе большое количество бензола и ароматических углеводородов. Все дело в том, что они наносят определенный ущерб. Первый из них ускоряет износ топливной системы авто, так как обладает неприятной способностью к смыванию масляной пленки, а без смазки ресурс агрегатов значительно сокращается. Вторые вредят окружающей среде – чем их больше, тем менее экологичным получается выхлоп.

Но в тоже время есть и обратная сторона медали в случае с ароматическими углеводородами. Эти вещества получаются в результате вторичной переработки нефти, и только благодаря ним бензин можно сделать высокооктановым. Их содержание в горючем, четко прописано во всевозможных технических регламентах.

В случае биоэтанола, ароматических углеводородов должно быть меньше, нежели в обычном бензине, из-за присутствия спирта, ведь он сам по себе обладает большим октановым числом.

В настоящее время в сфере производства биоэтанола нет государственного стандарта. Это значит, что производится он, исходя из технических условий, а у каждого производителя они хоть и немного, но отличаются. Как оценивать конкурсантов, было не слишком понятно, поэтому в качестве ориентира избрали ДСТУ для бензина АИ-95. Там написано, что содержание бензола не должно превышать 1%. Если судить по этому критерию, то все образцы, за исключением пресловутого «Авиаса «, снова уложились в нормативы, причем топливо от «WOG » так и вовсе оказалось рекордсменом, поскольку в нем лишь 0,3% бензола и 10% «ароматики»! Что касается аутсайдера, то бензола в нем аж 6%, а ароматических углеводородов целых 22,1%.

Как влияет спиртовой бензин на двигатель и топливную систему: на предмет коррозии

В отличие от обыкновенного бензина или солярки, для биоэтанола очень важен такой показатель, как коррозионная активность. Это обусловлено свойствами спирта, ведь он представляет собой растворитель, а значит, потенциально способен разъесть резиновые уплотнения или шланги. Чтобы нивелировать эти негативные эффекты, в биоэтанол обязательно добавляется особое вещество, которое повышает кислотность. В готовом горючем, данный параметр должен колебаться в диапазоне от 6 до 9 pH. По итогам экспертизы было установлено, что у всех участников значение оказалось в районе 7 – 7,4 pH. Примерно такие же цифры демонстрирует и обычный бензин, из чего можно сделать следующий вывод: данные марки биоэтанола не способны нанести урон компонентам топливной системы автомобиля, сделанным из резины.

Резюмируем. Новые виды топлива появились на украинском рынке, и в будущем, судя по всему, составят реальную альтернативу традиционным, причем с течением времени конкуренция среди АЗС будет постепенно нарастать. Заправляться, теме не менее, пока что лучше исключительно на крупных автозаправках, принадлежащих к большим сетям.

Что касается лидеров и аутсайдеров проверки, то первое место занял образец горючего от WOG , наглядно продемонстрировав высокое качество европейского топлива. А вот биоэтанол «Авиаса» стал последним, поскольку не удовлетворяет большинству требований, предъявляемым к такому виду топлива.

Продолжаем публикацию статей на тему возникновения жизни во вселенной. На этот раз рассмотрим вопрос панспермии, т.е. занесению жизни на Землю и другие планеты из космоса. Статья впервые была опубликована в журнале "Земля и Вселенная" в №6 за 1981 год. Электронная редакция - сайт "Галактика".

Занесение жизни из космоса на Землю.Панспермия.

Кандидат технических наук, М.Д.НУСИНОВ.

Панспермия: развитие идеи.

Если попытаться кратко охарактеризовать панспермию, суть ее можно свести к следующему: существуют зародыши жизни, рассеянные по всей Вселенной и в принципе способные заселить любую планету, если условия на ней окажутся пригодными для развития жизни. Было бы крайне заманчиво объяснить происхождение жизни и на Земле именно таким образом-заражением нашей планеты микроорганизмами, либо случайно попавшими в момент наибольшего сближения с какой-то другой планетой или залетевшими с метеоритными частицами, либо специально посланными высокоразвитой цивилизацией. Идею панспермии высказывали еще Аристотель, а позднее Г. Лейбниц, но только в начале XX столетия от общефилософских рассуждений перешли к конкретным научным моделям. Но все-таки гипотеза панспермии не может, судя по всему, служить серьезным научным обоснованием происхождения жизни на Земле. Однако она может быть полезной для осуществления идей К. Э. Циолковского, связанных с расселением людей по планетам Солнечной системы.

РАДИАЦИОННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.

В 1908 году известный шведский физико-химик С. Аррениус разработал концепцию одной из разновидностей панспермии, названную радиационной панспермией. По мысли ученого, в результате миграции по Вселенной, вызванной давлением солнечного света (или давлением света другой звезды), споры бактерий в итоге достигали и Земли. Аррениус предполагал, что споры термостойких бактерий, к примеру, могли попасть на Землю с Венеры в момент наибольшего сближения этих планет. Незадолго до этого известный русский физик П. Н. Лебедев экспериментально доказал наличие светового давления и продемонстрировал его действие на спорах плауна (ликоподий).

Сторонниками радиационной панспермии были такие ученые, как Ферд. Кон, Ю. Либих, Г. Гельмгольц, Дж. Томсон и др. В настоящее время эту идею возрождают английские астрофизики Ф. Хойл и С. Викремасинг.

Радиационную панспермию критиковали (К. Саган, И. С. Шкловский и др.) на том основании, что при длительной миграции по космосу споры бактерий должны получать дозы космических излучений, заведомо губительные для них. Сам же космический вакуум, как считалось, не препятствует пребыванию спор бактерий при температуре, близкой к абсолютному нулю, ибо в этих условиях они находятся в состоянии заторможенной жизнедеятельности (анабиоза) и оживают, лишь попав на Землю. Хойл и Викремасинг пытаются ныне доказать, будто межзвездные пылинки не что иное, как бактерии, вирусы и водоросли, высушенные в естественных условиях (!). Правда, они не указывают, где именно в космосе такой процесс мог бы протекать. Между тем автор этой статьи вместе с микробиологом С. В. Лысенко недавно получили доказательства того, что космический вакуум также служит серьезным препятствием для миграции спор и клеток бактерий во Вселенной. Лабораторные исследования наглядно показали; в вакууме клетка взрывается, поскольку часть свободной внутриклеточной воды начинает испаряться необычайно быстро. Клеточная оболочка-мембрана" состоит в основном из веществ, не пропускающих пары воды в вакуум. Поэтому внутри клетки, помещенной в вакуум, создается разрушающее ее избыточное давление, величина которого определяется только температурой клетки. А уже в начальной" стадии космической миграции на орбите планеты клетки бактерий и их споры будут нагреваться излучением Солнца (звезды), что приведет к большим внутриклеточным давлениям, достаточным для разрушения" даже жестких оболочек бактериальных спор. По мнению большинства ученых, радиационная панспермия не может служить обоснованием происхождения жизни на Земле. ЛИТОПАНСПЕРМИЯ (от греческого litos - камень) - это разновидность панспермии. Ее автор М. Кальвин предположил, что биологиче" ский материал мог попасть на Землю с метеоритными частицами. (Скажем, мельчайшая бактерия размером около 0,2 мкм могла бы попасть на Землю внутри микрометеорита, имеющего размер 0,6 мкм.) Изучением следов жизни в метеоритах занимались многократно. Но до сих пор никаких следов или останков живого в них достоверно не зафиксировано. Из биологически значимых обнаружили только ароматические вещества и жирные кислоты, а также другие серо- и хлоросодержа-щие органические вещества и различные аминокислоты. На внеземное происхождение обнаруженных аминокислот указывает тот факт, что у метеоритов Муррей и Мурчисон они состояли из равных долей аминокислот с левой и правой оптической асимметриями; у метеоритов Оргейль и Ивунни - главным образом с правой. Аминокислоты, входящие в состав всего живого на Земле, имеют только левую оптическую асимметрию. Причина такого однообразия до сих пор не разгадана, хотя именно она дала толчок возрождению старых идей панспермии. Но о возрождении чуть позже. Разновидность литопанспермии - гипотеза пометного происхождения жизни на Земле - изложена, например, в книгах Ф. Хойла и С. Викремасинга "Облако жизни" и "Болезни из космоса", опубликованных в 1978-1979 годах. Авторы доказывают, что многие земные глобальные эпидемии вирусного происхождения-пандемии (например, пандемия гриппа в 1918 году) наиболее убедительно объясняются, если допустить их космическое (кометное) происхождение. Бактерии и вирусы, образовавшиеся внутри комет, попадали (и, как полагают авторы, продолжают попадать) на Землю внутри микрометеоритов кометного происхождения. Против кометного происхождения вирусов и бактерий много возражений. Так, Д. Тайлер, руководитель отделения Клинического исследовательского центра (Гарроу, Англия), в рецензии на книгу Ф. Хойла и С. Викремасинга пишет в журнале "Nature", что эпидемия "гонконгского" гриппа гораздо лучше объясняется индивидуальной способностью человека передавать вирус другим людям, чем рассеянием вирусов из космоса. К сожалению, литопанспермия не позволяет объяснить, каким образом Солнечная система захватывала метеоритное вещество из планетных систем других звезд (если такие имеются). Таким образом, литопанспермия фактически ограничивает масштабы миграции биологического материала размерами Солнечной системы.

ДРУГАЯ РАЗНОВИДНОСТЬ ПАНСПЕРМИИ.

Она связана с гипотезой, по которой Земля образовалась путем аккумуляции холодной космической пыли, в силу чего поверхность планеты не претерпевала значительного нагревания. Л. Берг, в частности, высказал предположение, что Земля "могла получить в наследство зародыши жизни или, быть может, уже готовый комплекс первичных организмов из космической пыли". Однако Л. М. Мухин и М. В. Герасимов в журнале "Доклады АН СССР" (1978 г.) убедительно показали недавно, что образование в космосе и транспортировка на Землю сложных органических молекул неповрежденными практически невероятны.

НАПРАВЛЕННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.

В 1973 году известный английский физик Ф. Крик и американский биохимик Л. Оргел выдвинули предположение, что происхождение жизни на Земле - следствие целенаправленной деятельности внеземной цивилизации, существовавшей задолго до образования нашей планеты и с помощью космического аппарата пославшей на Землю "семена" жизни (Земля и Вселенная, 1979, № 1, с. 41- 45.- Ред.). По их мнению, один из аргументов в пользу космического происхождения земной жизни - наличие во всех ее формах редких для Земли металлов (в частности, молибдена). Как справедливо указал Л. М. Мухин (Земля и Вселенная, 1979, № 1, с. 41-45.- Ред.), этот аргумент ошибочен, ибо по концентрациям в земной коре или морской воде молибден не занимает никакого привилегированного положения среди других химических элементов, В качестве другого аргумента использована универсальность генетического кода для всего живого на Земле. Поскольку теории, объясняющей возникновение генетического кода, еще не существует, авторы постулировали происхождение всех форм жизни от одного-единственного микроорганизма, привезенного на Землю из космоса. Однако серьезных доводов в пользу посещений Земли инопланетянами в настоящее время нет. Вот почему ни доказать, ни опровергнуть эту теорию пока практически нельзя.

ОБРАТНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.

Интересное следствие направленной панспермии - теория обратной направленной панспермии, впервые также сформулированная Криком и Оргелом и получившая более полное развитие в работах американских ученых М. Меотнера и Дж. Матлоф-фа. Суть ее заключается в отправке земного генетического материала на планетные системы других звезд-мишеней. Основная предпосылка этого проекта, как считают его авторы, необходимость сохранить уникальный земной генетический материал, поскольку существует угроза термоядерной катастрофы на Земле. Согласно проекту, специализированные космические аппараты, использующие в качестве двигателей солнечный "парус", будут направляться с субсветовыми (от 10 ~4 до 10 ~1 с) скоростями к выбранным заранее звездам-мишеням и нести до 10 кг полезного груза каждый. Одна такая "посылка" будет содержать 10" различных земных микроорганизмов, находящихся во время полета в состоянии анабиоза. Если каждый микроорганизм весит около 10 -12 г, то в сумме они составят 1 кг. Остальная масса пойдет на создание радиационной защиты микроорганизмов от космических излучений (пленки алюминия, хрома и других металлов толщиной 1000 А). Так как экспедиции продлятся в среднем 1 млн. лет, то из всех микроорганизмов придется выбрать только те виды, которые имеют радиационную стойкость примерно 10° рад. Кроме того, необходима будет полная герметичность посылки, чтобы исключить воздействие космического вакуума на микроорганизмы. Это, естественно, приведет к уменьшению полезной массы. Все микроорганизмы можно расфасовать в замкнутые капсулы, содержащие по 103 микроорганизмов, причем в каждой капсуле, согласно предложению авторов проекта, должен быть использован набор различных видов. Тогда, попав на соответствующую планету у звезды-мишени, будут размножаться лишь те виды, для которых физические (экологические) условия окажутся наиболее подходящими. Для увеличения вероятности попадания микроорганизмов на планеты намечается распылять микроорганизмы в экзосфере звезды-мишени в виде сферического пояса толщиной 0,2 а. е. Этот проект, по нашему мнению, лишен актуальности и может быть отнесен лишь к разряду научной фантастики.

УСКОРЕННАЯ ОБРАТНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ПАНСПЕРМИЯ.

В 1961 году К. Саган предложил посылать земные микроорганизмы (синезеленые водоросли) на Венеру и распылять их в ее атмосфере непосредственно под облачным слоем. Как он предполагал, в результате жизнедеятельности этих микроорганизмов климат на Венере кардинальным образом изменится и она сделается со временем пригодной для обитания человека. Исходя из новейших данных о климатических условиях на планетах земной группы, автору представляется более целесообразным в первую очередь послать земные микроорганизмы не на Венеру, а на Марс. Дело в том, что, согласно одной из гипотез (Земля и Вселенная, 1980, № 6, с. 57-60.- Ред.), условия на Марсе в настоящее время близки к тем, которые были на Земле 4*10 9 лет тому назад, когда наша планета находилась лишь на пороге биологического этапа своей эволюции. На Марсе же, отстоящем от Солнца значительно дальше, этот порог вряд ли будет преодолен естественным путем. Поэтому, если люди хотят использовать Марс, его необходимо колонизовать.

Проект освоения Марса базируется на предпосылках, в корне отличающихся от пессимистических предсказаний М. Меотнера и Дж. Матт-лоффа. Наряду с проектами 0"Нейла (Земля и Вселенная, 1977, № 3, с. 66- 74.-Ред.) он представляет собой дальнейшее развитие идей К. Э. Циолковского о неизбежной колонизации человеком планет Солнечной системы. Начало реализации такого проекта можно было бы приурочить к завершению биологических исследований Марса в том случае, конечно, если они окончательно подтвердят, что Марс - безжизненная планета. Этот этап может наступить уже к концу XX - началу XXI века. По мнению американского ученого М. Авернера и других, синезеленые водоросли или штамм, сочетающий необходимые характеристики нескольких видов водорослей, могли €ы, вероятно, успешно размножаться на Марсе. Подготовительная стадия "исправления" климата на Марсе с помощью земных микроорганизмов схематически представляется в следующем виде. Сначала на Марс должны быть направлены такие микроорганизмы, которые, питаясь неорганическими веществами грунта и обосновавшись в его подповерхностном слое, способствовали бы созданию органической биомассы. Вслед за ними на Марс будут доставлены микроорганизмы, чья жизнедеятельность обеспечит выработку аммиака и других малых газовых добавок к атмосфере планеты. Все это должно привести к усилению "парникового" эффекта в атмосфере и повышению температуры до плюсовой, при которой вода на поверхности планеты сможет устойчиво существовать в жидком состоянии.

Когда в результате жизнедеятельности микроорганизмов условия на планете приблизятся к земным, на Марс можно будет направить сине-зеленые водоросли, лишайники и те растения, которые помогут сформировать кислород, а затем и защитный озонный слой в атмосфере. В число посылаемых микроорганизмов, пожалуй, стоит включить арктические и антарктические микроорганизмы, привыкшие к наиболее суровым условиям существования. Это приведет в конце концов к тому, что климат станет более благоприятным для обитания человека. В случае дефицита углеродных соединений, используемых микроорганизмами для питания, можно, по-видимому, организовать доставку сжиженного углекислого газа из атмосферы Венеры.

Сейчас трудно, конечно, точно оценить продолжительность такого подготовительного периода и стоимость проекта. Ясно одно: период этот будет весьма продолжительным (по земным меркам) - от ста до тысячи лет. Произведем сугубо ориентировочную оценку. Как показали К. Саган и Дж. Муллен, для того, чтобы аммиак оказывал "парниковое" действие, он должен составлять 10^ -5 объема атмосферы. Объем современной марсианской атмосферы равен 3,6*10^ 21 cм 3 . Следовательно, необходимая доставка аммиака в атмосферу составит 3,6*10^ 16 см 3 , которые будут иметь массу 2,5*10^ 13 г. Известно: производительность одного микроорганизма, вырабатывающего аммиак в земных условиях, равна примерно 10^ -12 г/ч, или 3*10^ -16 г/с. Следовательно, чтобы произвести заданное количество аммиака за 100 лет, необходимо послать на Марс 10^ 20 микроорганизмов; иными словами, общая масса посылок составит около 10^ 6 кг (1000 посылок в год, то есть три посылки в день). Реально этот срок, по всей видимости, растянется на 1000 лет. Кроме того, следует учитывать нелинейный эффект возрастания температуры при увеличении содержания аммиака в атмосфере, что может привести к сокращению необходимого времени. Для ускорения и удешевления проекта целесообразно международное сотрудничество. Но вплотную приступить к разработке отдельных вопросов следует уже теперь. Современный уровень научно-технических знаний позволяет в лабораторных модельных опытах изучить некоторые детали, необходимые для дальнейшей реализации проекта.

Дизайн, обработка и выкладка на сайт - Кременчуцкий А. Copyright © 2002-2012 "Галактика" сайт. Все права защищены. При копировании ссылка на источник обязательна. Выпущено сайтом "Галактика" 04.10.2003. На Главную

Теория Панспермии

Ученые все больше склоняются к гипотезе о занесении на нашу планету жизни из космоса, получившую название теория Панспермии (смесь семян - греч.). Первым обосновал эту гипотезу Герман Эбергард Рихтер в 1865 г. Она основывается на теории о том, что начало зарождению жизни на земле дали инопланетные «зародыши жизни». На протяжении миллиардов лет в верхние слои атмосферы, на земную поверхность планеты попадали из космоса тела различной формы и происхождения. Не исключено что на некоторых из них могли находиться микроорганизмы и споры, семена. Хорошим переносчиком являются метеориты. Эта теория хорошо объясняет разнообразие видов и форм жизни на планете. Но открытие имеющего негативное влияние на биологические тела космического излучения значительно ослабила теорию.

Запуск на Луну зонда Сервйер-3 доказал что микроорганизмы могут вполне переноситься небесными телами. Микроорганизмы, находящиеся на корпусе зонда, спокойно перенесли космическое путешествие. Теорию Панспермии снова начали обсуждать.

Начались исследования в этом направлении учеными разных стран. И, с 1963 года зафиксировано свыше 130 органических молекул разного типа в космосе. Американская научно-исследовательская программа Deep Impact по изучению кометного материала в 2006 году дала подтверждающие эту гипотезу результаты. В образцах комет были найдены простейшие микроорганизмы и молекулы воды. Значит, простейшие органические соединения могут транспортироваться на кометах и иных телах в космосе на большие расстояния. Таким образом, они могли попасть и на нашу планету. Следует вывод, что начало жизни на земле, как и разделение полов , может иметь космическое происхождение.

Теория панспермии получила развитие в работах русского академика А.Ю. Розанова. То, что простейшим бактериям примерно 3,8 миллиарда лет дали подтверждение раскопки в Гренландии. Согласно археологическим исследованиям на земле же жизнь зародилась примерно 4,5 млн. лет. По заключению ученого на протяжении 800 млн. лет жизнь вероятнее всего не могла появиться сама по себе.

Теория панспермии получила доказательство в том, что простейшие микроорганизмы, бактерии, микробы, споры, попав в благоприятную среду планеты после длительного путешествия просторами космоса, с высокой вероятностью могли зародить жизнь. Теория Дарвина о происхождении человека подверглась сомнению. Появилось мнение, что обезьяны результат дегенерации одной из ветвей человека, которая существовала 10 миллионов лет на Земле. Может быть, нашими предками были как раз космические споры, и мы несем в себе генетический код из Вселенной.